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UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS

ESCOLA DE AGRONOMIA

HENRICSON NASCIMENTO CUSTÓDIO

ESTUDO DO PROCESSO DE EXTRAÇÃO DAS FRAÇÕES

VOLÁTIL E FIXA DE OLEORRESINA DE CÚRCUMA

(Curcuma longa L.)

Goiânia

2014


ESTUDO DO PROCESSO DE EXTRAÇÃO DAS FRAÇÕES

VOLÁTIL E FIXA DE OLEORRESINA DE CÚRCUMA

(Curcuma longa L.)

Dissertação à Coordenação do Programa de Pós-

graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos

da Escola de Agronomia da Universidade Federal

de Goiás, como exigência para obtenção do título

de Mestre em Ciência e Tecnologia de Alimentos.

Orientador: Prof. Dr. Ângelo Luiz Fazani

Cavallieri

Co-orientadores: Profª Drª Maria Ássima Bittar

Gonçalves e

Prof. Dr. Celso José de Moura

Goiânia

2014

1

Termo de Ciência e de Autorização para Disponibilizar as Teses e

Dissertações Eletrônicas (TEDE) na Biblioteca Digital da UFG

Na qualidade de titular dos direitos de autor, autorizo a Universidade Federal

de Goiás–UFG a disponibilizar gratuitamente através da Biblioteca Digital de Teses e

Dissertações – BDTD/UFG, sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a

Lei nº 9610/98, o documento conforme permissões assinaladas abaixo, para fins de

leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica

brasileira, a partir desta data.

1. Identificação do material bibliográfico: [X] Dissertação [ ] Tese

2. Identificação da Tese ou Dissertação

Autora: Henricson Nascimento Custódio

CPF: 017.269.661-51 E-mail: [email protected]

Seu e-mail pode ser disponibilizado na página? [X]Sim [ ] Não

Vínculo Empregatício do autor: Aluno Bolsista (2012-2014)

Agência de fomento: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível

Superior Sigla: CAPES

País: Brasil UF: GO CNPJ: 00889834/0001-08

Título: ESTUDO DO PROCESSO DE EXTRAÇÃO DAS FRAÇÓES VOLÁTIL E FIXA DE

OLEORRESINA DE CÚRCUMA (Curcuma longa L.)

Palavras-chave: cúrcuma; óleo essencial; curcumina; hidrodestilação; etanol

Título em outra língua: EXTRACTION PROCESS STUDY OF VOLATILE AND FIXED FRACTIONS OF

TURMERIC OLEORESIN (Curcuma longa L.)

Palavras-chave em outra língua: turmeric; essencial oil; curcumin; hydrodistillation; ethanol

Área de concentração: Ciência e Tecnologia de Alimentos

Data defesa: 07/08/2014

Programa de Pós-Graduação: Ciência e Tecnologia de Alimentos / Universidade Federal de

Goiás/ Nível Mestrado (PPGCTA/UFG)

Orientador(a): Ângelo Luiz Fazani Cavalliere

E-mail: Â[email protected]

Co-orientador(a): Maria Ássima Bittar

E-mail: [email protected]

Co-orientador(a): Celso José de Moura

E-mail: [email protected]

2

3. Informações de acesso ao documento:

Liberação para disponibilização?1 [X] total [ ] parcial

Em caso de disponibilização parcial, assinale as permissões:

[ ] Capítulos. Especifique:

__________________________________________________

[ ] Outras restrições:

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imprescindível o envio do(s) arquivo(s) em formato digital PDF ou DOC da tese ou

dissertação.

O Sistema da Biblioteca Digital de Teses e Dissertações garante aos autores, que os

arquivos contendo eletronicamente as teses e ou dissertações, antes de sua

disponibilização, receberão procedimentos de segurança, criptografia (para não

permitir cópia e extração de conteúdo, permitindo apenas impressão fraca) usando o

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________________________________________ Data: ____ / ____ / _____

Assinatura do(a) autor(a)

1 Em caso de restrição, esta poderá ser mantida por até um ano a partir da data de defesa. A extensão deste

prazo suscita justificativa junto à coordenação do curso. Todo resumo e metadados ficarão sempre

disponibilizados.

3

UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE

ALIMENTOS


ESTUDO DO PROCESSO DE EXTRAÇÃO DAS FRAÇÕES VOLÁTIL E FIXA DE

OLEORRESINA DE CÚRCUMA (Curcuma longa L.)

Dissertação DEFENDIDA e APROVADA em 07 de agosto de 2014, pela banca

Examinadora constituída pelos

membros:

_________________________________________________

Profª Dr. Armando García Rodríguez

Membro IQ-UFG

_________________________________________________

Profº Dra. Sandra Regina Longhin

Menbro MAF/PUC-GO

_________________________________________________

Profª Drª Maria Ássima Bittar Gonçalves

Co-orientadora EA/UFG

________________________________________________

Profº Dr. Ângelo Luiz Fazani Cavallieri

Orientador EA/UFG

4

À toda a minha família de sangue: pai, mãe, vovós, irmãos, primos e à toda a minha família

de afinidades: amigos, primos, colegas e companheiros de trabalho que em conjunto

contribuíram para o meu desenvolvimento até esta etapa

Dedico!

AGRADECIMENTOS

Ao professor Ângelo Cavalliere por ter escolhido me orientar, por ter acreditado no meu

crescimento, pelo incentivo e apoio nas aulas de estágio docência, pela presença e opinião

assertiva e também pela ausência, monitorada, por permitir trilhar o meu próprio caminho.

À professora Àssima Bittar, exemplo de humildade e carinho, por ter me auxiliado, por ter

efetivado parcerias para execução de análises essenciais ao meu trabalho, pelo apoio e

amparo.

Ao professor Celso de Moura pelo exemplo de pessoa descomplicada, sempre pronto a

resolver problemas de forma rápida, pelo empréstimo e doação de reagentes e vidrarias,

sobretudo pelo apoio e amizade.

A todo o pessoal do Laboratório de produtos naturais (LPPN) especialmente ao professor

José Realino pelo “adoção” e auxílio imediato. Ao mestrando Stone pelo super apoio,

auxílio desprendido e tempestivo, por ser uma pessoa tão positiva, ao incentivo “vai dar

certo” o que sempre acontecia. E todo o pessoal do laboratório pela companhia e

sugestões: Prof. Edemilson, Vanessa, Euliara, Rúbia, Eliane (lembrei!), Jânio, Joelma e

todos que, por ventura, eu esteja esquecendo o nome, mas que com carinho lembro da

feição.

Ao meu “amor” Taís Capra (e família) pelo apoio psicológico e intelectual, pelo abrigo,

pelo incentivo à superação, por todos os momentos difíceis juntos, por todos os momentos

maravilhosos juntos, enfim todo o carinho, e por ter escolhido ser meu “amor”.

A toda minha turma de mestrado, em especial Mirtza e Izabel pela amizade, pelo cuidado e

o sincero aconselhamento. Fernanda, Deivis, Drauton, Joema, Naiana, Tatiana, Ana P.

Stort, Ana P. Siqueira, Divino Júnior, Pryscilla, Márcio, Mariana pelo aprendizado, troca

de experiências, pelos exemplos didáticos, pela união em momentos difíceis e superação

das adversidades.

Às futuras engenheiras de alimentos e amigas Joyce e Sarah pelo apoio na árdua tarefa das

medições de cinética, pela divertida convivência e pelo “ouvido amigo”.

A minha família: mamãe Valéria, papai Dalício, vovós Maria josé, Maria Nazareth e

Geralda, irmãos Felipe e Rodolfo, primos Josy, Luis, Beto e madrinha Vera pelo apoio e

incentivo e pela compreensão da ausência necessária para o meu crescimento.

Ao meu primo/irmão/amigo Fernando por sempre ter me incentivado a evoluir e, no tempo

certo, ter me liberado dos compromissos de lazer (rsrs). Ao meu amigo, contemporâneo de

mestrado, Régis Puppim, pela companhia, apoio, casa, pelo carinho e atenção.

A minha amiga Ellen pela amizade sincera, pela leitura do texto, apoio, abrigo e incentivo.

A minha psicológa e amiga Marialice pelo apoio e facilitação de “destravamentos” e

incentivo do meu crescimento pessoal.

“ Sê breve em teus raciocínios, que a ninguém agrada ser longo. ”

“ A verdade alivia mais do que magoa. E estará sempre acima de qualquer

falsidade como o óleo sobre a água. ”

(Miguel de Cervantes)

ESTUDO DO PROCESSO DE EXTRAÇÃO DAS FRAÇÓES VOLÁTIL E

FIXA DE OLEORRESINA DE CÚRCUMA (Curcuma longa L.)

RESUMO

O objetivo deste trabalho foi obter, separadamente, as frações volátil e fixa da oleorresina

de cúrcuma, além da caracterização da matéria prima cúrcuma cultivada no município de

Mara Rosa (centro-oeste do Brasil) quanto aos teores de óleo essencial e curcumina. Para o

estudo da fração volátil (óleo essencial) utilizou-se o processo de hidrodestilação em

aparelho de Clevenger. O parâmetro utilizado no processo foi a concentração de cúrcuma

triturada em solução aquosa em 5, 10, 20 e 25% durante 8 h de processamento. Avaliou-se

o teor de óleo essencial obtido no processo, e os tipos de compostos presentes no óleo em

cada tratamento por Cromatografia Gasosa de massas (CG-EM). Para o estudo da fração

fixa foi realizado o processo de percolação em etanol, utilizando-se o planejamento fatorial

22 para os seguintes parâmetros: concentração de etanol em 70, 81 e 91% e volume de

etanol em 100, 120 e 160 mL para avaliar o efeito no teor de curcumina, cor e atividade

antioxidante. A cúrcuma cultivada na cidade de Mara Rosa apresentou um teor de 1,17%

de óleo essencial e 6,8% de curcumina. Os tratamentos utilizados no processo de

hidrodestilação não apresentaram diferença significativa para o teor de óleo essencial

obtido, entretanto para o tratamento com a maior concentração de cúrcuma em solução

(25%) foi verificado maior variedade de compostos no óleo essencial. Na análise de

superfície de resposta para o processo de percolação em etanol não foi possível ajustar um

modelo matemático que descrevesse o comportamento do teor de curcumina e nem mesmo

da atividade antioxidante, mas foi possível obter modelos matemáticos que descrevessem o

comportamento dos parâmetros de cor com porcentagem de variação explicada de 99 %.

Palavras-chave: cúrcuma, óleo essencial, curcumina, hidrodestilação, etanol.

EXTRACTION PROCESS STUDY OF VOLATILE AND FIXED

FRACTIONS OF TURMERIC OLEORESIN (Curcuma longa L.)

ABSTRACT

The aim of this study was to obtain, separately, the volatile and fixed fractions of turmeric

oleoresin, and characterizing the raw turmeric cultivated in the municipality of Mara Rosa

(Brazil’s midwest) for the levels of essential oil and curcumin. For the study of the volatile

fraction (essential oil) was used the process of hydrodistillation in a Clevenger apparatus.

The process parameter used was triturated turmeric concentration in aqueous solution at 5,

10, 20 and 25% for time 8 hours. Evaluated the content of essential oil obtained in the

process, and the types of compounds present in the oil in each treatment by gas

chromatography mass (GC-MS). To study the fixed fraction was performed in ethanol

percolation process, using a 22 factorial design with the following parameters:

concentration of ethanol at 70, 81 and 92% and volume of ethanol in the amounts of 100,

120 and 160 ml, to evaluate the effect on the content of curcumin, color values and

antioxidant activity. Turmeric harvested in the municipality of Mara Rosa showed a

content of 1.17% essential oil and 6.8% curcumin. The treatments used in the

hydrodistillation process showed no significant difference to the content of essential oil

obtained, however for the treatment with the highest concentration of turmeric solution

(25%) was verified wider range of compounds in the essential oil. In analyzing the

response surface for the percolation process in ethanol was not possible to fit a

mathematical model to describe the behavior of the content of curcumin and even

antioxidant activity, but it was possible to obtain mathematical models that describe the

behavior of the color parameters with percentage of explained variance of 99.00%.

Key-words: turmeric, essencial oil, curcumin, hydrodistillation, ethanol.

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ................................................................................................... 1

2 REVISÃO DE LITERATURA .......................................................................... 3

2.1 CÚRCUMA – PLANTA E ASPECTOS DE CULTIVO ...................................... 3

2.2 COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA CÚRCUMA ...................................................... 3

2.2.1 Oleorresina - Fração Volátil ............................................................................... 5

2.2.2 Oleorresina - Fração Fixa ................................................................................... 6

2.3 EXTRAÇÃO POR SOLVENTE ........................................................................... 8

2.3.1 Hidrodestilação – extração do óleo essencial .................................................... 8

2.3.2 Extração da curcumina ....................................................................................... 11

2.3.3 Atividade Antioxidante ....................................................................................... 11

2.4 CARACTERIZAÇÃO E QUANTIFICAÇÃO DOS COMPOSTOS ................... 13

3 OBJETIVO GERAL ........................................................................................... 14

3.5 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ................................................................................ 14

4 MATERIAL E MÉTODOS ................................................................................ 15

4.6 MATERIAL .......................................................................................................... 15

4.7 MÉTODOS ............................................................................................................ 15

4.7.1 Preparação da matéria-prima ............................................................................ 17

4.7.2 Processo de hidrodestilação ................................................................................ 17

4.7.3 Preparação das soluções alcoólicas .................................................................... 18

4.7.4 Processo de Percolação em etanol ...................................................................... 19

4.8 ANÁLISES DE CÚRCUMA IN NATURA E CÚRCUMA DESODORIZADA .. 19

4.8.1 Teor de umidade .................................................................................................. 19

4.8.2 Teor de cinzas ...................................................................................................... 20

4.8.3 Teor de proteínas ................................................................................................. 20

4.8.4 Teor de lipídeos .................................................................................................... 20

4.8.5 Teor de carboidratos ........................................................................................... 20

4.8.6 Quantificação de pigmentos por espectrofotometria ....................................... 20

4.8.7 Caracterização do óleo essencial por Cromatografia Gasosa ......................... 21

1

4.8.8 Determinação de Cor .......................................................................................... 21

4.8.9 Atividade antioxidante ........................................................................................ 22

4.9 ANÁLISE ESTATÍSTICA.................................................................................... 22

5 RESULTADOS E DISCUSSÃO ........................................................................ 23

5.1 CARACTERIZAÇÃO DA MATÉRIA-PRIMA................................................... 23

5.2 PROCESSO DE HIDRODESTILAÇÃO .............................................................. 25

5.2.1 Caracterização do óleo essencial de cúrcuma ................................................... 28

5.3 PROCESSO DE PERCOLAÇÃO EM ETANOL ................................................. 30

5.3.1 Determinação do teor de curcumina ................................................................. 30

5.3.2 Determinação de cor ........................................................................................... 32

5.3.2.1 Parâmetro de Luminosidade .................................................................................. 32

5.3.2.2 Coordenada de cromaticiadade a * ........................................................................ 34

5.3.2.3 Coordenada de Cromaticidade b* ......................................................................... 36

5.3.2.4 Coordenada de intensidade Croma C* .................................................................. 39

5.3.3 Atividade Antioxidante ....................................................................................... 41

CONCLUSÃO .................................................................................................................... 43

REFERÊNCIAS ................................................................................................................ 44

LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Divisão da oleorresina de cúrcuma em fração volátil e fixa. ................................ 5

Figura 2. Estrutura de compostos identificados no óleo essencial de cúrcuma.................... 6

Figura 3. Estrutura química dos pigmentos curcuminóides. ................................................ 7

Figura 4. Esquema do Aparelho de Clevenger usado para a hidrodestilação. ..................... 9

Figura 5. Reação entre DPPH e o antioxidante BHT. ........................................................ 12

Figura 6. Fluxograma de processo para obtenção das frações volátil e fração fixa da

oleorresina de cúrcuma. ....................................................................................................... 16

Figura 7. Comportamento do processo de hidrodestilação da cúrcuma para obtenção do

óleo essencial em diferentes concentrações de cúrcuma. .................................................... 26

Figura 8. Massa de óleo essencial obtido nos tratamentos de hidrodestilação. .................. 27

Figura 9. Superfície de resposta para Luminosidade L*. ................................................... 34

Figura 10. Superfície de resposta para coordenada de Cromaticidade a* .......................... 36

Figura 11. Superfície de resposta para a coordenada de Cromaticidade b*. ...................... 38

Figura 12. Superfície de resposta para a coordenada de Cromaticidade b*. ...................... 40

LISTA DE TABELAS

Tabela 1. Composição centesimal do rizoma de cúrcuma seco .......................................... 4

Tabela 2. Parâmetros usados para o processo de hidrodestilação. ..................................... 17

Tabela 3. Planejamento fatorial 22 para extração de curcumina. ........................................ 19

Tabela 4. Composição centesimal, óleo essencial e pigmentos da cúrcuma. ..................... 23

Tabela 5. Características da coloração da cúrcuma in natura e desodorizada ................... 24

Tabela 6. Teor de óleo essencial de cúrcuma obtido dos diferentes tratamentos. .............. 28

Tabela 7. Compostos voláteis encontrados no óleo essencial de cúrcuma. ........................ 29

Tabela 8. Teor de curcumina obtido no planejamento fatorial. .......................................... 31

Tabela 9. Análise de variância do efeito da concentração etanol e volume de etanol no teor

de curcumina........................................................................................................................ 31

Tabela 10. Luminosidade obtida no planejamento fatorial. ............................................... 32

Tabela 11. Análise de variância do efeito da concentração etanol e volume de etanol na

luminosidade L*. ................................................................................................................. 33

Tabela 12. Cromaticidade a* obtida no planejamento fatorial. .......................................... 35

Tabela 13. Análise de variância do efeito da concentração etanol e volume de etanol para o

cromaticidade a*. ................................................................................................................. 35

Tabela 14. Cromaticidade b* obtida no planejamento fatorial. .......................................... 37

Tabela 15. Análise de variância do efeito da concentração de etanol e volume de etanol

para o cromaticidade b* ....................................................................................................... 38

Tabela 16. Valores de Croma C* obtidos no planejamento fatorial. .................................. 39


coordenada Croma C*. ........................................................................................................ 40

Tabela 18. Valores de atividade antioxidante obtidos no planejamento fatorial. ............... 41

Tabela 19. Análise de variância do efeito da concentração etanol e volume de etanol para a

atividade antioxidante (AA). ............................................................................................... 42

1 INTRODUÇÃO

A cúrcuma é um rizoma ou raiz de origem indiana muito utilizada na culinária

por fornecer cor amarela e sabor característico aos alimentos. Também é conhecida como

açafrão, açafrão da terra ou gengibre dourado, pertence à família Zingiberaceae e seu nome

científico é Curcuma longa L. (PEREIRA; STRINGHETA, 1998; SILVA, et al. 2005).

A cúrcuma é composta, em maior proporção, por amido, e em menor

proporção por proteína, lipídeos e fibra, além da oleorresina. A oleorresina da cúrcuma faz

parte do conteúdo lipídico, é um produto oleoso viscoso no qual estão contidos os

compostos mais importantes. Ela pode ser dividida em duas frações: uma chamada de

fração fixa que apresenta os compostos curcuminóides responsáveis pela cor, e outra é a

fração volátil constituída principalmente por sesquiterpenos, responsáveis pelo aroma

(MARTINS & RUSIG, 1992, MESA et al., 2000).

A principal substância presente na fração fixa é a curcumina, que juntamente

com a desmetoxicurcumina e a bisdesmetoxicurcumina formam um conjunto denominado

curcuminóides. O interesse pela curcumina tem aumentado significativamente nos últimos

anos, principalmente pelo fato de ser um corante amarelo natural, com potencial

substituição do corante artificial tartrazina. Além da capacidade de colorir, a curcumina por

ser um composto fenólico, apresenta ainda característica antioxidante, auxiliando na

diminuição dos sintomas de inflamação, da aterosclerose, e do câncer (BRAGA, et al.,

2003; JAYAPRAKASHA; JAGANMOHAN RAO; SAKARIAH, 2005).

A fração volátil da oleorresina de cúrcuma é conhecida também como óleo

essencial. Neste óleo essencial estão presentes muitos compostos, porém os que estão em

maior concentração pertencem à classe de sesquiterpenos, como turmerona, ar-turmerona,

α e β zingibereno. Este conjunto de compostos são responsáveis pelo aroma picante e sabor

amargo da cúrcuma, a sua retirada da oleorresina pode favorecer a aplicação de um corante

versátil para diversos tipos alimentícios (SAIR; PARK; KLEE, 1968; SILVA et al., 2005).

Como a oleorresina é um material lipídico a sua extração do rizoma de

cúrcuma é, normalmente, feita utilizando-se solventes orgânicos apolares tais como hexano

e éter de petróleo. No entanto, o uso destes solventes não é indicado para fins alimentícios,

porque deixam resíduos e podem provocar alterações nos alimentos. A Federação

Internacional do Movimento Orgânico (IFOAM) especifica que apenas etanol, água, óleos

comestíveis ou dióxido de carbono são permitidos como solventes, devido ao fato de não

2

provocarem modificações nos alimentos (STANKOVIC, 2004; ZHAN et al., 2011).

Por ser bastante volátil o óleo essencial da cúrcuma pode ser facilmente

separado com o uso do arraste de vapor de água, tanto é que a hidrodestilação é um método

tradicional na remoção de óleos essenciais de várias fontes vegetais. A hidrodestilação

apresenta ainda a vantagem de envolver apenas a água, cujo teor restante pode ser

removido com um processo de secagem.

Os curcuminóides, pertencentes à fração fixa da oleorresina de cúrcuma, são

pouco voláteis à temperatura de ebulição da água, além de serem pouco solúveis em água,

entretanto solúveis em etanol. e não é solúvel em água, no entanto, é solúvel em etanol. O

uso do etanol para a separação dessa fração apresenta a vantagem de ter boa solubilidade,

de ter seu uso permitido em alimentos, de não gerar resíduos, além ainda de poder ser

facilmente recuperado para posterior reutilização no processo (PÉRET-ALMEIDA et al.,

2005).

A separação das duas frações da oleorresina permite a obtenção de um produto

corante com características funcionais de ampla utilização na indústria de alimentos. A

oleorresina desodorizada de cúrcuma pode ser aplicada não só em produtos como mostarda

ou picles, nos quais normalmente o sabor/aroma picante é desejado, mas também em

produtos doces ou com sabor suave que tiverem necessidade apenas da coloração amarela

(SILVA et al., 2005).

O desenvolvimento de uma tecnologia capaz de reduzir o aroma pungente da

oleorresina de cúrcuma a um custo competitivo constitui um fator fundamental para a

ampliação do seu uso. O objetivo deste projeto é contribuir com a tecnologia de obtenção

do extrato fixo da oleorresina ou oleorresina desodorizada que contenha grande

concentração de curcumina, através da extração sólido-líquido com uso sequencial dos

solventes água e etanol.

2 REVISÃO DE LITERATURA

2.1 CÚRCUMA – PLANTA E ASPECTOS DE CULTIVO

A Cúrcuma (Curcuma longa L.), mais conhecida como açafrão-da-terra,

pertence à família Zingiberaceae junto com os outros membros notáveis como gengibre e

cardamomo. Ela pertence ao gênero Curcuma que consiste em centenas de espécies de

plantas que possuem rizomas ou raízes subterrâneas como hastes (JAYAPRAKASHA;

JAGANMOHAN RAO; SAKARIAH, 2005).

A planta é originária do sul da Índia e muito cultivada na China, Kuwait, Índia,

Indonésia e Sri Lanka. Sua raiz ou rizoma é grossa e redonda com terminações laterais.

Apresenta vantagem de não exigir tratos culturais especiais, desenvolvendo-se bem em

diversas condições tropicais, em altitudes variadas e temperaturas de 20 °C a 30 °C. Seu

ciclo vegetativo varia de sete a nove meses e sua propagação se dá pela divisão das raízes.

A planta pode atingir até 1 m de altura e a colheita é feita quando as folhas tornam-se

amarelas. Os rizomas são retirados da terra, lavados e secos para serem processados

(GOVINDARAJAN, 1980).

No Brasil, a cúrcuma é mais cultivada em Goiás, Mato Grosso e São Paulo. No

estado de Goiás o principal município produtor é Mara Rosa, que possui uma

produtividade anual de 15 mil toneladas e é responsável por 95 % da produção nacional.

No ano de 2011 o município chegou a vender 30 toneladas de cúrcuma em pó para a Índia,

esta facilidade de exportação se dá pelo fato de a produção no Brasil ocorrer em um

período de entressafra na Índia, o que melhora também o preço negociado. As

oportunidades de mercado estão em desenvolver um produto de maior valor agregado,

como a curcumina, a oleorresina e o amido da cúrcuma (COLHEITA DO AÇAFRÃO,

2008; COOPERAÇAFRÃO, 2012).

2.2 COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA CÚRCUMA

De um modo geral, na composição centesimal da cúrcuma (Tabela 1) o amido

é o componente presente em maior proporção (25 a 50 %), seguido de proteína (4 a 10 %),

fibras e cinzas (2 a 7 %). O conteúdo desses componentes varia em função da cultivar,

4

local de plantio, práticas agrícolas, uso de fertilizantes e maturidade dos rizomas. Os

vegetais tem como reserva energética o amido, sendo este consumido na atividade

metabólica durante a maturação, portanto, o teor de amido possivelmente se relaciona ao

grau de maturação. (BRAGA et al., 2003; LEONEL; CEREDA, 2002).

A composição centesimal analisada por alguns pesquisadores pode ser vista na

tabela 1. A "fração não analisada" na Tabela 1 contém produtos de degradação do amido

formados durante o processo de secagem, tais como oligossacarídeos que não foram

analisados.

Tabela 1. Composição centesimal do rizoma de cúrcuma seco

Base úmida (%) Cúrcuma seca*

(MG)

Cúrcuma seca*

(SP)

Cúrcuma in

natura**

Cinzas 8,5 5,9 6,4

Fibras 3 1,6 5,5

Lipídeos 5,1 3,4 7,2

Amido 19 34 35,3

Proteína 10,7 12,2 11,6

Açúcar Redutor 7 3,2 1,2

Umidade 8 9,3 74,7

Oleorresina (óleo volátil) 7,3 7,3 3,1

Oleorresina (fração fixa) 1,4 1,4 4,4

Não analisado 30 15 69,6

Fonte: *BRAGA et al., 2003; *CECÍLIO FILHO 2000. MG – cúrcuma cultivada no estado de Minas Gerais;

SP – cúrcuma cultivada no estado de São Paulo.

Em base úmida, Leonel e Cereda (2002), obtiveram a seguinte composição

centesimal, em base úmida, dos rizomas de C. Longa: umidade 81,23 % ± 0,47, amido 8,83

% ± 0,27, açúcares solúveis totais 2,02 ± 0,02, fibras 1,78 % ± 0,08, proteínas 2,02 % ±

0,04, cinzas 2,01 % ± 0,03, lipídeos 0,91 % ± 0,02, o pH 6,54 ± 0,04 e a acidez titulável

10,95 ± 0,17.

A partir da raiz seca e moída se extrai o pó, conhecido simplesmente por

açafrão, que é muito utilizado na culinária como condimento ou corante de cor amarela. A

partir da cúrcuma em pó pode-se obter a oleorresina através da extração com solventes,

com rendimento de 3 a 6 % (BRAGA et al., 2003).

A oleorresina é um produto altamente viscoso, de cor marrom alaranjada.

Entretanto, quando diluído a níveis de uso, obtém-se cor amarela brilhante. Apresenta

http://pt.wikipedia.org/wiki/Culin%C3%A1ria

http://pt.wikipedia.org/wiki/Corante

5

aroma característico da cúrcuma in natura, pungente e de sabor amargo. A função

predominante é colorir. É largamente utilizada em picles, maionese, mostarda,

revestimento de filé de peixe congelado, produtos cárneos, massas alimentícias, sucos,

gelatinas, queijos e manteiga (MARTINS; RUSIG, 1992).

Duas frações principais compõem a oleorresina de cúrcuma (Figura 1), uma é a

fração fixa que contém os pigmentos responsáveis pela cor amarela (curcuminóides, teor

de 30 a 55 %) e outra é a fração volátil composta pelo óleo essencial (sesquiterpenos, teor

de 15 e 25 %), o restante é material graxo e/ou resinoso (PEREIRA; STRINGHETA,

1998).

Figura 1. Divisão da oleorresina de cúrcuma em fração volátil e fixa.

2.2.1 Oleorresina - Fração Volátil

Na fração volátil do extrato de cúrcuma está presente o óleo essencial que é

formado por um conjunto de compostos responsáveis pelo aroma. O aroma da cúrcuma é

devido a cetonas sesquiterpênicas formadas por aproximadamente 59 % de ar-turmerona,

dehidroturmerona e turmerona (SINGH et al., 2010).

Vários estudos sobre o óleo de açafrão têm gerado dados variados de

composição (JAYAPRAKASHA; JAGANMOHAN RAO; SAKARIAH, 2005). Isso

ocorre porque os rizomas analisados são plantados em locais vários, podendo sofrer

alterações por diferença na composição dos solos, do clima, se alteram também por causa

da sazonalidade e das diferentes técnicas utilizadas para identificação dessas substâncias.

Mas em geral tem-se encontrado os compostos ar-turmerone, curlone, a-turmerone, b-

turmerone e ebisacumol. Outros incluem sesquiterpenos zingibereno, curcumenone,

curcumenol, procurcumenol, dehidrocurdione e germacrone-13-al (Figura 2) (HE et al.,

Oleorresina de

Cúrcuma

Fração Volátil

(Sesquiterpenos -

Aroma)

Fração Fixa

(Curcuminóides – Cor)

6

1998).

Figura 2. Estrutura de compostos identificados no óleo essencial de cúrcuma.

2.2.2 Oleorresina - Fração Fixa

Na fração fixa o principal componente é a curcumina e seus dois derivados

curcuminóides: desmetoxicurcumina e bisdesmetoxicurcumina (CHASSAGNEZ et al.,

1997). A concentração desses compostos da fração fixa se divide na seguinte forma:

curcumina 94 %, desmetoxicurcumina 6 % e bisdesmetoxicurcumina 0,3 % (BRAGA et

al., 2003).

A curcumina (diferuloilmetano) é o principal componente fenólico do açafrão

ou cúrcuma. É constituída por duas moléculas de ácido ferúlico ligadas através de uma

ponte de metileno formando um β-dicetona. A curcumina, 1,7-bis- (hidroxi-3-metoxifenil)-

1,6-heptadieno-3,5-diona, possui dois grupos metoxila (OCH3), a desmetoxicurcumina

apenas um, e a bisdesmetoxicurcumina nenhum (Figura 3) (PARAMASIVAM; POI;

BANERJEE et al., 2009; PEREIRA; STRINGHETA, 1998).

7

Figura 3. Estrutura química dos pigmentos curcuminóides.

A curcumina, desmetoxicurcumina e bisdesmetoxicurcumina apresentam

absorções máximas no espectro do ultra violeta, nos comprimentos de onda de 429, 424 e

419 nm e apresentam ponto de fusão de 184, 173 e 224 °C. Os pigmentos curcuminóides

apresentam fluorescência amarela sob luz ultravioleta. O espectro de fluorescência

apresenta excitação a 434 nm e emissão a 520 nm (PÉRET-ALMEIDA et al., 2005;

SOUZA; GLÓRIA, 1998).

Um grande número de estudos evidenciou que a curcumina apresenta

propriedades antioxidantes, anti-inflamatórias, anticancerígenas e nefroprotetoras

(GONZÁLEZ-CASTEJÓN; RODRIGUEZ-CASADO, 2011; JAYAPRAKASHA;

JAGANMOHAN RAO; SAKARIAH, 2006; RUBY, 1995). A curcumina também tem sido

relatada por apresentar efeito sinérgico aos medicamentos no combate à artrite reumatóide,

além de apresentar efeito hepatoprotetor (BANJI, 2011; YUE, CHAN; HON, 2010).

8

2.3 EXTRAÇÃO POR SOLVENTE

A extração é uma operação unitária que tem por objetivo a separação de

determinadas substâncias a partir de diversas matrizes, sólidas ou líquidas, através de

processos químicos, físicos ou mecânicos. A extração sólido-líquido envolve a remoção de

um componente desejado (o soluto) de um alimento usando-se um líquido (solvente) que é

capaz de dissolver o soluto. Isso compreende a mistura do alimento com o solvente, tanto

em um único estágio quanto em múltiplos estágios, por um tempo predeterminado, para

então, separar o solvente. Durante o período de extração ocorre a transferência de massa

dos solutos do alimento para o solvente, que ocorre em três etapas: 1- o soluto dissolve-se

no solvente; 2- a solução penetra através da partícula do alimento para sua superfície e 3- a

solução torna-se dispersa no volume total do solvente (FELLOWS, 2006; PEREIRA;

STRINGHETA, 1998).

Durante a extração, o tempo de contato deve, portanto, ser suficiente para que o

solvente dissolva quantidade suficiente de soluto e para que as mudanças na composição

alcancem o equilíbrio. O tempo requerido depende da solubilidade de um dado soluto no

solvente selecionado, além dos seguintes fatores: temperatura de extração (maior a

temperatura maior é a extração), no entanto, essa temperatura normalmente é limitada

devido aos custos elevados e resistência térmica do soluto; área superficial dos sólidos

expostos ao solvente, quanto menor for o tamanho da partícula, maior será superfície de

contato o que por sua vez melhora a extração; a viscosidade do solvente deve ser

suficientemente baixa para facilitar o solvente penetrar nas partículas sólidas; taxa de fluxo

do solvente, maior o seu valor menor é a camada limite de soluto concentrado na superfície

das partículas o que aumenta a extração (FELLOWS, 2006).

Ao comparar tecnologias de extração, devem ser levadas em consideração as

propriedades funcionais e a qualidade dos extratos obtidos. A eficiência da extração,

facilidade e economia na recuperação do solvente, de modo a deixar níveis residuais

mínimos no produto final, também são levadas em conta (STANKOVIC, 2004).

2.3.1 Hidrodestilação – extração do óleo essencial

A hidrodestilação ou arraste de vapor é um processo de separação que consiste

na evaporação da água juntamente com um material volátil, que em seguida são

condensados e recuperados, permitindo posterior separação. No caso de existirem óleos

9

voláteis no produto a ser hidrodestilado, ao final do processo, o óleo poderá ser separado

da fração aquosa.

De maneira geral o processo ocorre da seguinte forma: o vegetal é triturado,

adiciona-se água e esta mistura é submetida ao aquecimento. Com o aumento da

temperatura os óleos voláteis e a água passam para o estado gasoso. Esses gases, por sua

vez, circulando por uma tubulação refrigerada voltam ao estado líquido e são coletados em

um recipiente. Como os óleos não são solúveis em água a separação é facilitada. Com o

uso de uma torneira ou bico dosador, retira-se a água por gotejamento e em seguida o óleo.

Para garantir que o óleo obtido esteja isento de água, é bastante usual a passagem desse

óleo por pérolas de sulfato de sódio anidro.

O aparelho de destilação convencional é o Aparelho de Clevenger usado para a

extração de óleos essenciais consiste em um extrator com aquecedor, condensador e

determinador de óleo (Figura 4). O processo de extração percorre as etapas de transferência

de massa: sólido-líquido, líquido-gasoso, gasoso-líquido e líquido-líquido (CLEVENGER,

1928).

Figura 4. Esquema do Aparelho de Clevenger usado para a hidrodestilação.

O material vegetal triturado é colocado junto com a água, com o tempo alguns

compostos provenientes do vegetal se solubilizam na água, é a primeira etapa de

transferência de massa sólido-líquido (BRASIL, 2010).

Em seguida, o material vegetal e a água são aquecidos dentro do extrator até o

ponto de ebulição, então, os constituintes voláteis gradualmente evaporam junto com o

Condensador

Determinador

de óleo

Balão extrator

10

vapor de água durante o período de aquecimento, este é o segundo processo no qual os

constituintes voláteis do vegetal são transferidos da fase líquida para a fase gasosa.

Logo em sequência, o vapor de água contendo os compostos voláteis pode

voltar ao estado líquido no condensador, este é o terceiro passo da transferência de massa,

no qual os compostos voláteis são transferidos do estado gasoso para o estado líquido

(CLEVENGER, 1928).

Se o conteúdo dos constituintes voláteis da fonte vegetal for suficientemente

elevado, a concentração do óleo essencial no condensado será maior que o seu coeficiente

de solubilidade na água, então o óleo essencial poderá ser transferido da fase aquosa para a

fase oleosa, essa última etapa é chamada de processo de transferência de massa líquido-

líquido (BRASIL, 2010).

Na verdade, se a concentração de óleo essencial no condensado for menor que

seu coeficiente de solubilidade na água, o óleo essencial presente na fase aquosa terá

dificuldade de ser transferido para a fase oleosa, em outras palavras o óleo ficará

solubilizado na água. A chave para uma extração eficiente do óleo essencial é aumentar a

sua concentração na fase gasosa o máximo possível. Porque quando esse óleo for

condensado na fase líquida, sua concentração será maior do que a sua solubilidade na água,

facilitando a separação das fases e o aumento do rendimento do óleo essencial, já que a

perda de óleo por solubilização na água será reduzida.

Esse aumento da concentração de óleo na fase gasosa pode ser feito com o

aumento na proporção do soluto em relação ao solvente (utilizar mais soluto – vegetal - e

menos solvente - água), no entanto, esse aumento na proporção do soluto em relação ao

solvente deve ser modificado a um mínimo sem que a quantidade do solvente não seja tão

baixa a ponto de provocar a queima do vegetal dentro do extrator.

A água no determinador de óleo irá fluir de volta ao frasco para suplementar o

consumo de água no processo de evaporação. O líquido dentro do extrator será

continuamente evaporado e condensado durante o processo de hidrodestilação.

A quantidade de óleo essencial extraído de fontes vegetais depende também do

tempo de aquecimento, quanto maior for o tempo maior será a quantidade de óleo obtido.

Na prática o tempo de aquecimento é limitado pela consumo de energia, normalmente 5 a

6 h são suficientes para extrair completamente os óleos essenciais de fontes vegetais.

11

2.3.2 Extração da curcumina

Braga et al. (2003) avaliaram o rendimento, composição e atividade

antioxidante dos extratos de cúrcuma (C. longa L.) utilizando as técnicas: extração por

hidrodestilação (HD), extração com solvente a baixa pressão (LPSE), extração por Soxhlet,

e extração supercrítica com dióxido de carbono (SFE) e co-solventes. Os resultados

obtidos mostraram que o maior rendimento (27 %, em peso) foi obtido na extração por

Soxhlet usando etanol; o mais baixo rendimento pelo método HD (2,1 %). A quantidade

máxima de curcuminóides (8,43 %) foi obtida utilizando extração Soxhlet (etanol / álcool

isopropílico). Para extração supercrítica, o melhor co-solvente foi uma mistura de etanol e

álcool isopropílico. Entretanto, para o óleo essencial o método Soxhlet extraiu uma menor

quantidade de compostos, comparado com o método SFE. Outro resultado interessante foi

que o extrato obtido pelo método Soxhlet e por solvente a baixa pressão exibiram as

maiores atividades antioxidantes.

Outros autores apontam que os métodos de extração mais simples feitos a

pressão atmosférica ou a baixa pressão como, por exemplo, extração por percolação com

etanol ou álcool isopropílicos são mais eficientes para obtenção de um maior rendimento

de curcuminóides, esses solventes apresentam a vantagem de não serem tóxico e terem boa

solubilidade aos curcuminóides e ainda baixo custo se comparados com a SFE. A extração

utilizando apenas água ou somente dióxido de carbono supercrítico não é eficiente porque

a curcumina apresenta pouca solubilidade a esses compostos. Entretanto para obtenção dos

sesquiterpenos do óleo essencial da cúrcuma a técnica SFE tem sido mais eficiente

(CHANG et al., 2006; JAYAPRAKASHA; JAGANMOHAN RAO; SAKARIAH, 2006;

PÉRET-ALMEIDA et al., 2005).

2.3.3 Atividade Antioxidante

Antioxidante pode ser definido como qualquer substância que, presente em

baixa concentração, atrasa ou inibe a oxidação de um substrato. A ação do antioxidante é

evitar que uma reação de oxidação aconteça, a maioria das substâncias que apresentam

essa propriedade são denominadas antioxidantes primários, pois agem doando um átomo

de hidrogênio para a substância oxidante, convertendo-a em um produto estável.

Existem também os antioxidantes secundários, que podem agir de várias

formas, sem diretamente converter os oxidantes em produtos estáveis, mas desativando pró

12

oxidantes como oxigênio reativo, sequestrando outras substâncias pró-oxidantes, como

metais, e repondo hidrogênio dos antioxidantes primários.

Um grupo bastante comum de antioxidantes presentes em fontes vegetais são

os compostos fenólicos. Os fenólicos são conhecidos como metabólicos secundários por

não exercerem função direta no desenvolvimento do vegetal, mas exercerem funções de

proteção contra herbívoros e microrganismos, proteção contra a radiação ultravioleta, além

de atrativos na polinização ou dispersão de frutos (HAMMERSCHMIDT; PRATT, 1987).

No açafrão está presente o composto fenólico e antioxidante curcumina,

derivado de um fenólico mais simples ácido ferúlico. A curcumina apresenta um radical

hidroxila que pode disponibilizar hidrogênio reduzindo a ação de oxidantes.

Estudos tem revelado que o consumo de alimentos com antioxidantes reduz os

sintomas de doenças crônico/degenerativas. Esse fator tem conduzido ao aumento no

número de métodos para determinação da capacidade antioxidante dos alimentos. Um dos

métodos mais utilizados é do sequestro do radical livre DPPH (2,2-difenil-1-picril-

hidrazina) (SANCHEZ-MORENO, 2002).

O método baseia-se na medição da capacidade do antioxidante em sequestrar o

radical livre DPPH. Uma solução alcoólica de DPPH puro é preparada e colocada em

contato com uma solução do extrato vegetal contendo o antioxidante, quando há a ação do

antioxidante a solução muda de lilás para amarelo, pois o radical DPPH- adquire uma

molécula de hidrogênio reduzindo para a forma 2,2-difenilpicril-hidrazina (DPPH-H) um

composto de cor amarelada. A figura mostra a reação do DPPH com o antioxidante

fenólico artificial BHT (butil hidroxianisol).

Figura 5. Reação entre DPPH e o antioxidante BHT. Fonte: Oliveira et al. (2009).

13

O monitoramento da reação é feito através da leitura decrescente da

absorbância no aparelho espectrofotômetro, selecionando o comprimento de onda para 515

nm. Uma maneira bastante comum de expressar a atividade antioxidante pelo método

DPPH é por meio do EC50 que nada mais é do que a concentração mínima necessária para

o antioxidante reduzir em 50 % o radical DPPH inicial da reação.

2.4 CARACTERIZAÇÃO E QUANTIFICAÇÃO DOS COMPOSTOS

O método mais utilizado na quantificação dos pigmentos da cúrcuma

(curcuminóides expressos em curcumina) é o espectrofotométrico com a leitura em 425nm.

Para se quantificar os pigmentos presentes na cúrcuma isoladamente, pode-se utilizar a

cromatografia em coluna, cromatografia em camada delgada (TLC - Thin Layer

Cromatography), no entanto, a quantificação, neste caso, é muito demorada, pois é

acompanhada da raspagem da mancha, redissolução, centrifugação ou filtração e medida

da absorbância a 425 nm (PEREIRA; STRINGHETA, 1998).

Um método mais rápido para separação e identificação dos pigmentos da

cúrcuma é a cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE ou HPLC - High Pressure

Liquid Cromatography), na qual, a medida da área da curva (picos) de cada substância

comparada com um padrão puro identifica e quantifica cada componente. Muitos autores

tem demonstrado que a técnica de HPLC sozinha não é tão eficiente, pois os picos

apresentam baixa resolução já que os curcuminóides possuem faixa de ondas muito

próximas. Desse modo, tem surgido várias técnicas combinadas como cromatografia

líquida de alta eficiência com diodo UV e espectrofotometria de massa (HPLC-UV-ES),

eletroforese com determinação amperimétrica e detecção fluorimétrica com ultravioleta

(FL e UV) (JAYAPRAKASHA; JAGANMOHAN RAO; SAKARIAH, 2006).

A determinação quantitativa do óleo essencial é feita por destilação pelo

método Clevenger (AOAC, 1984). A identificação dos componentes é feita por

cromatografia gasosa e o resultado é expresso em mL/100 g de amostra seca.

3 OBJETIVO GERAL

Obter, separadamente, o extrato volátil (óleo essencial) e o extrato fixo de

oleorresina de cúrcuma com maior teor de pigmentos curcuminóides, por meio da extração

sólido-líquido com uso sequencial dos solventes água e etanol.

3.5 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Caracterizar a matéria-prima cúrcuma quanto:

o À composição centesimal;

o Ao teor de óleo essencial e

o Ao teor de curcumina;

Avaliar no processo de Hidrodestilação em aparelho de Clevenger:

o Teor de óleo essencial obtido com a variação da concentração de soluto e

solvente;

o Cinética de extração de óleo essencial;

Avaliar no processo de Percolação em etanol:

o Teor de curcumina obtido com a variação da concentração de solvente e

volume de solvente através de delineamento fatorial;

o Coloração e

o Atividade antioxidante do extrato obtido.

4 MATERIAL E MÉTODOS

4.6 MATERIAL

Os ingredientes e reagentes utilizados nesse estudo para a extração dos

compostos foram: rizomas de cúrcuma, gentilmente cedidos pela Cooperativa de Açafrão

do Município de Mara Rosa (Cooperaçafrao), padrão de curcumina 70 % (Sigma-

Aldrich®, Saint Louis, USA) e etanol 96 % (Vetec®, Rio de Janeiro, Brasil) foram

adquiridos com auxílio de bolsa a pesquisa.

4.7 MÉTODOS

Todos os experimentos foram realizados nos laboratórios da Universidade

Federal de Goiás. A preparação da matéria-prima (cúrcuma) juntamente com as diluições

dos solventes foram realizadas nos Laboratórios do Departamento de Tecnologia de

Alimentos da Escola de Agronomia. As análises de identificação dos compostos voláteis

forma realizadas no Laboratório de Pesquisa de produtos naturais da Faculdade de

Farmácia (LPPN). O processamento da cúrcuma foi feito conforme o fluxograma descrito

a seguir (Figura 6):

Figura 6. Fluxograma de processo para obtenção das frações volátil e fração fixa da

oleorresina de cúrcuma.

Higienização e trituração

Cúrcuma Triturada

Hidrodestilação

(Clevenger)

Cúrcuma

Cúrcuma desodorizada

Percolação Condições de processo:

- Concentração de Etanol

- Volume de Etanol

Cúrcuma Integral seca Cúrcuma Desodorizada seca

Caracterização:

-Composição centesimal;

-Teor de curcumina

-Teor de óleo essencial

Secagem (60 °C)

-Cinética do processo

-Teor de óleo essencial

-Composição óleo

essencial

Extrato de

curcuminóides

integral

Extrato de

curcuminóides

desodorizado

Bagaço

desodorizado

Bagaço integral

Óleo essencial

Caracterização do

óleo essencial

Secagem (60 °C)

Percolação

17

4.7.1 Preparação da matéria-prima

A higienização da cúrcuma foi realizada através de lavagem manual com água

corrente seguida de sanitização com imersão em água clorada (100 mg/L) por 10 min e

enxágue com água destilada. A trituração foi feita em um processador (Skymsen, PAIE-S-

N, cidade, país) para obtenção de uma matéria-prima com aproximadamente 6 mm de

espessura. A cúrcuma triturada seguiu para o processo de hidrodestilação.

4.7.2 Processo de hidrodestilação

Um aparelho de Clevenger foi utilizado para o processo de hidrodestilação. As

amostras foram inseridas em balão de vidro com capacidade de 3 L que foi acoplado à

vidraria do aparelho e submetido ao aquecimento até a ebulição (± 100 °C) em manta

aquecedora (Quimis, Q321A). Foram realizados 4 (quatro) tratamentos de destilação com

diferentes concentrações de cúrcuma (5, 10, 20 e 25 %). A quantidade de água destilada

utilizada em todos tratamentos foi fixada em 1,5 L, conforme Tabela 2.

Tabela 2. Parâmetros usados para o processo de hidrodestilação.

Tratamentos Massa cúrcuma (g) Massa água (g) Concentração de

cúrcuma (%)

OE5 75 1500 5

OE10 150 1500 10

OE20 300 1500 20

OE25 375 1500 25

A quantidade de óleo essencial obtido foi verificada realizando-se leituras no

condensador com intervalo de 10 min durante todo o processo de hidrodestilação para

construção da curva de cinética. Silva et al. avaliaram a extração de óleo essencial em 4 e

6h. Nesse estudo optou-se por prolongar o tempo do processo até 8 h para avaliar a cinética

de extração do óleo essencial da cúrcuma. Foi avaliado também o teor total de óleo

essencial obtido no fim do processo.

As amostras de óleo essencial obtidas de cada tratamento foram filtradas com

pérolas de sulfato de sódio anidro, para remoção da água residual, acondicionadas em

frascos com proteção à luz e armazenadas sob refrigeração (8 °C). A composição das

amostras foi avaliada em cromatógrafo gasoso para verificação de terpenos.

18

Um método não-linear de regressão de mínimos quadrados foi utilizado para

ajustar os dados da quantidade de óleo obtido em função do tempo de extração (Eq. 2)

M = Mss – C exp (- k. t) (EQUAÇÃO 1)

Os símbolos da equação têm o seguinte significado: M é a propriedade a ser

medida, no caso, a massa de óleo essencial, Mss é a massa de óleo essencial no estado de

equilíbrio quando o processo se torna constante, C é um valor constante, k é a taxa de

processo e t é o tempo de processo (CAVALLIERE; CUNHA, 2008).

O material sólido retido no balão, cúrcuma desodorizada (CD) ainda úmida, foi

submetido ao processo de secagem em estufa com circulação forçada de ar a 60 ± 5 °C por

24 h até a obtenção de um produto com aproximadamente 10 % de umidade. O produto

seco obtido foi triturado em liquidificador doméstico (Wallita, RI2008) para reduzir o

tamanho das partículas e possibilitar a obtenção de um pó com espessura de 32 mesh,

selecionada utilizando peneiras (Abrosinox, série Tyler) acopladas ao agitador mecânico

(Produtest, 3540).

4.7.3 Preparação das soluções alcoólicas

As soluções alcoólicas (70, 81,4 e 92,8 %) foram preparadas a partir de

diluições do etanol comercial (96 %) em água destilada para soluções de etanol menos

concentradas. O cálculo foi feito a partir da fórmula de diluição de soluções

C.V = C’. V’ (EQUAÇÃO 2)

Em que: C é a concentração inicial do álcool; V é o volume a ser utilizado desse mesmo

álcool; C’ é a concentração do álcool a ser obtido e V’ é o volume do álcool a ser obtido.

Por exemplo, para a preparação de 1000 mL de álcool 92 % a partir de um álcool

concentrado 96 %:

C.V = C’.V’

96.V = 92. 1000

V = 958,33 mL,

1000 - 958,33 = 41,25 mL de água destilada

19

Isto significa que para preparar 1000 mL de uma solução alcoólica a 92 %,

deve-se utilizar 958,33 mL de solução alcoólica 96 % e completar o restante do volume de

1000 ml, acrescentando 41,25 ml de água destilada.

4.7.4 Processo de Percolação em etanol

A partir do pó de cúrcuma seco, obtido do processo de hidrodestilação, foi

realizado o processo de extração dos pigmentos curcuminóides. Foram utilizados funis de

percolação de vidro com capacidade máxima de 2 L. Utilizou-se 20g de cúrcuma

desodorizada em pó e solvente etanol em diferentes concentrações, a mistura permaneceu

em repouso ou maceração por 24h, então foi feito o escoamento para a separação dos

sólidos e do extrato. A adição do solvente etanol em diferentes concentrações foi feita de

acordo com o planejamento fatorial (Tabela 3).

Tabela 3. Planejamento fatorial 22 para extração de curcumina.

Variáveis independentes Níveis

* –1 0 +1

Concentração de Etanol (%) 70 81 92

Volume de etanol (mL) 100 120 160

* codificação para planejamento fatorial.

O planejamento fatorial foi do tipo 22 com 4 pontos lineares, 3 repetições no

ponto central totalizando 7 experimentos (RODRIGUES; IEMMA, 2005). As variáveis

independentes foram a concentração de etanol e volume de etanol, as variáveis

dependentes ou respostas foram o teor de curcumina, cor e atividade antioxidante.

4.8 ANÁLISES DE CÚRCUMA IN NATURA E CÚRCUMA DESODORIZADA

4.8.1 Teor de umidade

As análises de umidade para a cúrcuma in natura e para a cúrcuma

desodorizada foram feitas em estufa a 105 °C até peso constante, conforme o método

recomendado pela AOAC (2006).

20

4.8.2 Teor de cinzas

Foi utilizado o método gravimétrico, determinando-se a perda do material,

submetido a aquecimento em 550º C em mufla, até massa constante (AOAC, 2006).

4.8.3 Teor de proteínas

A quantificação da proteína foi feita pela determinação do conteúdo de

nitrogênio presente na amostra pelo método Kjeldhal usando o fator de 6,38, conforme o

método AOAC (2006).

4.8.4 Teor de lipídeos

A quantificação de lipídeos foi feita utilizando a técnica de Bligh-Dyer (1959)

que se fundamenta no emprego de mistura de clorofórmio-metanol-água em extração a

frio. O uso dessa mistura de solventes de diferentes polaridades possibilita a quantificação

de muitos tipos de lipídeos.

4.8.5 Teor de carboidratos

Foi determinado por diferença: soma dos teores de umidade, cinzas, proteína e

lipídeos, desse total foi feita a subtração do valor 100 (cem), obtendo-se então o teor de

carboidratos.

4.8.6 Quantificação de pigmentos por espectrofotometria

A quantidade de pigmentos na amostra foi determinada por leitura em

espectrofotômetro. Para tornar possível a leitura no aparelho foi necessário a diluição da

amostra. Uma alíquota 100 µL do extrato obtido foi diluído em 50 mL de etanol 92 % para

possibilitar a leitura em espectrofotômetro (Hitachi, 3000, UV-visible) com absorvância

em 425 nm.

Foi feita uma curva de calibração com diluições de amostra de curcumina pura

70% (Sigma-Aldrich®, Saint Louis, USA) para possibilitar a comparação e determinar o

teor de curcumina do extrato. A diluição teve o seguinte procedimento: para preparação da

solução mais concentrada pesou-se 0,010 g de curcumina pura e fez-se a diluição em 100

mL de etanol (96 %) obtendo uma solução de 100 mg/L, alíquotas 1, 2, 3, 4, 5 e 6 mL

foram diluídas em um balão de 100 mL completado o volume com etanol, para a obtenção

21

de soluções na concentração de 1, 2, 3, 4, 5 e 6 mg/L respectivamente (BRAGA et al.,

2003).

4.8.7 Caracterização do óleo essencial por Cromatografia Gasosa

A análise do óleo essencial foi feita no aparelho Cromatógrafo Gasoso

acoplado ao espectrofotômetro de massas (Shimadzu, QP5050A). Foram utilizadas as

seguintes condições: coluna capilar de sílica (Shimadzu, CBP-5) de 0,25 µm de espessura,

composta de 5 % de fenilmetil-polisiloxane conectado a um detector quádruplo operando

em 70 eV com taxa de varredura na razão massa/carga entre 40-400 m/z e uma

amostragem a 1 varredura/s. O gás de arraste foi o hélio (1 mL/s), a temperatura do injetor

foi de 220 °C e do detector, 240 °C. O volume de injeção de amostra foi de 0,2 µL (diluído

em 20 % diclorometano) com a rampa de aquecimento de 60 °C para 246 °C, na taxa de

aumento de 3 °C/min, e depois 10 °C/min até atingir 270 °C, mantendo esse temperatura

por 5 min.

Os compostos foram identificados individualmente pela comparação do índice

de retenção de cada composto com o obtido da injeção concomitante dos alcanos da série

C8-C32 (VAN DEN DOL; KRATZ, 1963) como também a comparação com os espectros

de massa da literatura (ADAMS, 2001).

4.8.8 Determinação de Cor

A coloração das amostras de cúrcuma seca, cúrcuma desodorizada e dos

extratos foi medida em espectrofotômetro de bancada (HunterLab, ColorQuest II, Virginia,

EUA), fornecido com software Universal v 3.6 (Hunter Lab, EUA). O equipamento foi

calibrado com padrões preto, branco e cinza. Todas amostras foram analisadas em

triplicata.

Os parâmetros analisados foram Luminosidade L * (100 para branco e 0 para

preto), cromaticidade a* (vermelho para valores positivos e verde para valores negativos) e

cromaticidade b* (amarelo para valores positivos e azul para valores negativos). Foi

analisado também o índice de saturação ou intensidade Croma [C* = ((a*)2 + (b*

2))

1/2], que

é uma combinação dos parâmetros a* e b*, normalmente, fornece uma melhor indicação da

coloração (WADHWANI; MCMAHON, 2012; GONNET, 1998).

22

4.8.9 Atividade antioxidante

Foi determinada pelo método de sequestro do radical DPPH. Foi preparada

uma solução de DPPH 60 µM, para cada reação uma alíquota de 3,9 mL dessa solução foi

misturada a 0,1 mL das soluções de cada extrato etanólico. Acompanhou-se o decréscimo

da absorbância em um espectrofotômetro (Hitachi, model 3000, UV-visible) a 515 nm.

Também foram feitas diluições da solução de DPPH para a construção de uma curva

padrão, o que possibilitou o cálculo do EC50 que representa a quantidade de amostra

necessária para reduzir a atividade oxidante em 50%. (SANCHEZ-MORENO, 1994).

4.9 ANÁLISE ESTATÍSTICA

Os dados foram avaliados estatisticamente pela análise de variância (ANOVA).

Para verificação de diferença entre as amostras foi utilizado o teste de Tukey ao nível de 95

% de significância. Para a análise fatorial utilizou-se o software Statistica 7.0, e a

verificação dos efeitos de parâmetros foi feita ao nível de 95 % de confiança (P < 0,05).

5 RESULTADOS E DISCUSSÃO

5.1 CARACTERIZAÇÃO DA MATÉRIA-PRIMA

A composição centesimal da cúrcuma in natura (CN) e da cúrcuma

desodorizada (CD) esta demonstrada na Tabela 4.

Foi identificada diferença estatística entre as amostras para todos os compostos

(P < 0,05). A cúrcuma in natura apresentou menor teor de umidade e maiores teores de

cinzas, lipídeos, proteínas, carboidratos e curcumina, se comparada à cúrcuma

desodorizada.

Tabela 4. Composição centesimal, óleo essencial e pigmentos da cúrcuma.

Cúrcuma in natura

(CN)

(%)

Cúrcuma Desodorizado

(CD)

(%)

Umidade 7,27 b ± 0,01 8,73

a ± 0,03

Cinzas 3,04 a ± 0,37 1,43

b ± 0,10

Lipídeos 3,11 a ± 0,60 1,21

b ± 0,05

Proteína 14,53 a ± 0,69 5,80

b ± 0,39

Carboidratos* 6,64 a 4,23

b

Óleo essencial** 1,17 ± 0,14 ---

Pigmentos Curcuminóides** 6,80 a ± 0,03 6,41

b ± 0,05

* Carboidratos avaliado por diferença ** óleo essencial e pigmentos curcuminóides foram extraídos até

exaustão. Letras diferentes na mesma linha indicam diferença estatística (P < 0,05).

O maior teor de umidade encontrado na amostra CD (P < 0,05) está

relacionado com o processo de desodorização ao qual ela foi submetida. Neste processo foi

necessário a adição de água, justificando o maior teor de umidade desta amostra.

O fato da cúrcuma desodorizada (CD) ter apresentando menor teor de lipídeos

(P < 0,05), também é em virtude do processo de desodorização pelo arraste de vapor. O

processo extraiu óleo essencial que é contabilizado na análise de lipídios, a retirada do óleo

essencial reduziu o teor total de lipídeos.

24

O processo de hidrodestilação em aquecimento prolongado provocou a redução

do teor de proteínas e carboidratos (P < 0,05). Foi notado escurecimento da amostra CD

após desodorização. Este escurecimento esta, provavelmente, relacionado com reação de

Maillard. Neste tipo de reação carboidratos redutores reagem com grupos aminoácidos de

proteínas, formando novos compostos, entre eles a melanoidina, principal composto

responsável pelo escurecimento do produto. As proteínas e os carboidratos, portanto são

consumidos dando lugar a formação de outros compostos com estrutura diferente e estes

novos compostos podem não ser identificados nestas análises (BEMILLER, HUBER,

2010).

A mudança de cor da matéria prima foi verificada antes e após o processo de

desodorização (Tabela 5). A curcumina desodorizada apresentou uma diminuição (P <

0,05) no parâmetro luminosidade (L*) indicando um produto mais escuro. Para os

parâmetros de cor a* e b* também ocorreu diminuição do valor, sendo que para o

parâmetro a* a cúrcuma desodorizada afastou-se do tom de vermelho aproximando-se do

centro para o verde, e no parâmetro b* houve uma pequena redução do tom de amarelo.

Tabela 5. Características da coloração da cúrcuma in natura e desodorizada

Cor Cúrcuma in natura

(CN)

Cúrcuma desodorizada

(CD)

L* 46,33 ± 0,45a 40,52 ± 0,16

b

a* 16,01 ± 0,43

a 9,45

± 0,10

b

b* 25,72 ± 0,44

a 23,71 ± 0,19

b

L* luminosidade (0) escuro (100) claro; Cromaticidade a* (-a) verde e (+a) vermelha; Cromaticidade b* (-b)

azul e (+b) amarela

Para a quantificação do teor de curcumina expresso em curcuminóides (Tabela

2) nas amostras de cúrcuma in natura e cúrcuma desodorizada, foi realizado um processo

de extração em percolador utilizando etanol 92 % na proporção de cúrcuma/etanol em 1:10

(p:v). A extração foi feita até a exaustão verificada com a leitura da curcumina em

espectrofotômetro, o que totalizou 12 lavagens.

Na avaliação do teor de curcuminóides também foi verificada diferença entre

as amostras e uma redução do teor para a cúrcuma desodorizada (P < 0,05). Apesar da

curcumina não ser volatilizada na temperatura utilizada no processo (o ponto médio de

25

ebulição dos curcuminóides é de 192 °C) uma pequena quantidade desse pigmento pode se

solubilizar no óleo essencial e ser arrastado no processo de hidrodestilação.

O material desodorizado utilizado para a determinação do teor de curcumina

ainda foi submetido aos processos de secagem e moagem e estas operações podem também

ter contribuído para uma perda de curcumina.

Péret-Almeida et al. (2008) efetuaram a extração de óleo essencial de cúrcuma

no aparelho de Clevenger pelo período de 6 h usando a proporção açafrão/água de 1:8,33

(p:v) e verificaram o arraste de 0,002 g de curcumina para o óleo essencial.

Mesmo ocorrendo essa redução, os teores de curcumina tanto para a cúrcuma

in natura (6,80 %) quanto para a cúrcuma desodorizada (6,40 %), foram superiores aos

teores encontrados por Braga et al. (2003). Esses pesquisadores avaliaram rizomas de

cúrcuma cultivadas no estado de Minas Gerais e São Paulo e para ambos os tipos

verificaram um teor de 1,4 %, utilizando técnicas como extração com dióxido de carbono

supercrítico e extração por Soxhlet. Já Wakte et al. (2011) utilizando extração por Soxhlet

com cúrcuma e acetona na proporção de 1:8,33 (p:v) no tempo de 8 h, obtiveram um teor

pouco maior de curcumina (2,1 %).

O fator que tem gerado diferenças entre os teores de curcumina encontrados

por vários autores não parece estar relacionado às técnicas utilizadas para extração. O

quesito mais relevante parece ser certificar que não há pigmento residual. Muitos estudos

não priorizam a extração total, e isso pode induzir ao erro de interpretação em relação ao

teor total de curcumina do produto. Os maiores teores de curcumina relatados na literatura

foram em espécies de cúrcuma cultivadas na Índia, cultivar Allepey com 7 % de curcumina

(PEREIRA; STRINGHETA, 1998).

5.2 PROCESSO DE HIDRODESTILAÇÃO

A partir dos dados obtidos experimentalmente e dos dados preditos pela

equação de regressão não-linear por meio do método dos mínimos quadrados foram

elaboradas as curvas demonstradas na Figura 7.

26

Figura 7. Comportamento do processo de hidrodestilação da cúrcuma em diferentes

concentrações para obtenção do óleo essencial.

OE5 – óleo essencial obtido a partir de solução aquosa contendo 5% de cúrcuma; OE10 - óleo essencial a

partir de uma solução com 10% de cúrcuma; OE20 – óleo essencial a partir de uma solução com 20% de

cúrcuma e OE25 – óleo essencial a partir de uma solução com 25% de cúrcuma. Os dados foram preditos pelas Equações 3, 4, 5 e 6:

OE5 [M = 0,93 – 0,98 exp (-0,65t)]; R2 = 0,9909 (EQUAÇÃO 3)




Os quatro tratamentos apresentaram comportamento semelhante. Independente

da concentração de cúrcuma utilizada, a quantidade de óleo extraído aumentou durante o

processo de extração até atingir um valor constante (equilíbrio). Para os tratamentos OE5,

OE10 e OE20 o equilíbrio de extração foi alcançado após aproximadamente 4 h de

processo. Entretanto, para o tratamento OE25 o tempo necessário para alcançar o equilíbrio

foi de aproximadamente 5 h. Neste último tratamento foi utilizada a maior quantidade de

soluto (cúrcuma triturada) em relação ao solvente (água) (375 g/1500 g). Esta quantidade

de água utilizada não foi suficiente para solubilizar o soluto durante o processo, sendo

necessária a interrupção em 6 h para evitar a queima do produto.

A quantidade de óleo extraído em cada processo pode ser melhor visualizada

na Figura 8. É possível verificar que há uma tendência de aumento na quantidade de óleo

27

essencial extraído conforme o aumento da quantidade de matéria-prima utilizada, o que era

esperado.

Figura 8. Massa de óleo essencial obtido nos tratamentos de hidrodestilação.



cúrcuma e OE25 – óleo essencial a partir de uma solução com 25% de cúrcuma.

*Letras diferentes indicam diferença significativa (P < 0,05) entre os tratamentos.

O tratamento OE5 teve menor quantidade de massa de óleo essencial extraída

em relação aos tratamentos OE20 e OE25 (P < 0,05). O tratamento OE10 teve menor

quantidade de massa de óleo essencial extraída em relação ao tratamento OE25 (P < 0,05).

O tratamento OE20 teve maior quantidade de massa de óleo essencial extraída em relação

ao tratamento OE5 (P < 0,05). O tratamento OE25 teve maior quantidade de massa de óleo

essencial extraída em relação aos tratamentos OE10 e OE5 (P < 0,05). Com esses

resultados é possível constatar que ocorreu diferença (P < 0,05) somente quando a

diferença de concentração de cúrcuma entre as amostras foi maior que 15 %.

Entretanto quando se verifica o teor de óleo extraído (quociente entre a

quantidade de óleo obtido pela quantidade de matéria-prima utilizada) não houve diferença

entre as amostras (P > 0.05), dados representados na Tabela 6.

Singh et al. (2010) utilizando a hidrodestilação no aparelho de Clevenger por 5

h obtiveram valores próximos de óleo essencial, um rendimento de 1,4 % para a cúrcuma

28

in natura e 2,9 % para a cúrcuma desidratada.

Tabela 6. Teor de óleo essencial de cúrcuma obtido dos diferentes tratamentos.

Tratamentos Teor de óleo (%)

OE5 1,20 ± 0,07 a

OE10 1,50 ± 0,30

a

OE20 1,00 ± 0,10 a

OE25 1,00 ± 0,01 a

Letras diferentes indicam diferença significativa (P < 0,05) entre os tratamentos




A alteração das concentrações nas amostras foi realizada com intuito de

verificar se diferentes concentrações influenciariam no rendimento da extração do óleo

essencial. Esperava-se que o aumento na quantidade de soluto favorecesse a transferência

de massa na fase gás-líquido, o que por sua vez influenciaria positivamente no teor de óleo

extraído. No entanto, esse comportamento não ocorreu. Desse modo, qualquer

concentração pode ser usada na extração de óleo essencial de cúrcuma com a obtenção do

mesmo rendimento, mas se objetivo for a obtenção de maior quantidade de óleos, maiores

concentrações são mais indicadas.

5.2.1 Caracterização do óleo essencial de cúrcuma

A caracterização dos compostos presentes no óleo essencial de cúrcuma para

os diferentes tipos de tratamento foi realizada por Cromatografia gasosa (Tabela 7). Foi

possível identificar aproximadamente 18 compostos presentes nos óleos essenciais

extraídos em cada processo. É importante notar que em alguns tratamentos havia a

presença de um determinado composto, porém em outros tratamentos esse mesmo

composto não foi identificado (WILLIAN, CAMPBELL, JASKOLKA et al., 2013).

Foi o caso do composto 1-epi-cubenol encontrado apenas no tratamento OE25.

A alta concentração de soluto pode estar relacionada com este fenômeno. A transferência

de massa na fase gás-líquido é a etapa mais importante para a extração de óleos essenciais,

principalmente daqueles com alto índice de solubilidade em água. Nesta etapa ocorre a

separação dos vapores de água e de óleo. Se a quantidade de óleo nesta fase for alta,

formar-se-ão muitas gotículas, facilitando a aproximação e coalescência entre as moléculas

29

no aglomerado de óleo essencial. Pela alta concentração de óleo dificilmente acontecerá de

gotículas pequenas ficarem dispersas na fase aquosa e não serem identificadas, portanto,

todos compostos presentes no óleo serão qualificados.

Muitos óleos essenciais extraídos de fontes vegetais podem apresentar certa

solubilidade em água, tanto que vários extratos são popularmente conhecidos como “águas

de cheiro”. Zhang et al. (2011) baseados no mesmo princípio de favorecer a transferência

de massa na fase gás-líquido, efetuaram uma retificação no aparelho de Clevenger e

conseguiram um aumento de 10 % no teor de óleo essencial oriundo de ervas medicinais

chinesas consideradas solúveis em água, além de conseguirem isolar alguns compostos que

não eram encontrados na hidrodestilação convencional.

Tabela 7. Compostos voláteis encontrados no óleo essencial de cúrcuma.

Conteúdo relativo (%)

Número Composto OE5 OE10 OE20 OE25

1 α-pinene[M]

- 0,09 1,11 2,01

2 1,8-cineole[M]

1,26 1,96 2,58 1,79

3 (E)-cariofileno[S]

0,29 - 0,70 0,12

4 Ar-curcumene[S]

0,69 0,68 0,25 0,76

5 α-zingiberene[S]

- 1,68 2,73 2,35

6 β-bisabolene[S]

- 0,44 - 0,40

7 β-sesquifelandrene[S]

1,98 2,22 1,87 2,60

8 Ar-turmerol[S]

2,19 1,34 1,56 0,98

9 Ar-turmerol isômero[S]

1,25 1,04 2,04 1,01

10 Dihidro-ar-turmerone[S]

0,99 - 0,57 1,23

11 1-epi-cubenol[S]

- - - 1,12

12 Ar-turmerone[S]

19,30 18,48 12,50 26,25

13 Ar-turmerone isômero[S]

- - 0,70 0,19

14 (Z)-γ-atlantone[S]

46,71 38,81 40,85 33,34

15 (E)-γ-atlantone[S]

10,70 18.15 18,91 18,74

16 6R,7R-bisabolene[S]

1,87 1,90 0,53 0,38

17 (Z)-α-atlantone[S]

0,59 0,48 0,58 0,31

18 (E)-α-atlantone[S]

0,77 0,77 0,83 0,57

Não identificados

11,42 30,10 11,69 5,85

[M] – monoterpenos e [S] – sesquiterpenos.




30

Entre os compostos identificados nos óleos de cúrcuma dois (α-pinene e 1,8-

cineole) são monoterpenos, enquanto todo o restante pertence à classe dos sesquiterpenos.

Ambos os grupos são classificados como metabólitos secundários porque não participam

diretamente do desenvolvimento do vegetal, entretanto, exercem papel importante na

defesa da planta contra insetos, proteção solar e sinalizadores para polinização

(TAVARES; FREITAS et al, 2013).

Os monoterpenos são formados por carbono, hidrogênio e oxigênio e possuem

uma fórmula fundamental C10H16. Eles são derivados do isopreno, sendo formados por

duas unidades desse composto, podendo apresentar uma estrutura cíclica ou ramificada. Os

monoterpenos encontram-se em muitas plantas e são os principais constituintes da resina

vegetal. Os sesquiterpenos, por sua vez, são constituídos por 3 unidades de isopreno, por

isso sua fórmula fundamental é C15H24. Estas substâncias são encontradas em muitos

vegetais exercendo a função de atração a polinizadores ou também proteção contra insetos

(KOO; GANG, 2012).

Os compostos majoritários encontrados no óleo de cúrcuma, que juntos

corresponderam a 71 % do total, foram os sesquiterpenos (Z)-γ-atlantone, turmerone e (E)-

γ-atlantone com os teores médios de 39,93 %; 19,13 % e 16,12 % respectivamente.

Resultados semelhantes foram encontrados por Braga et al. (2003) 44 % de (Z)-γ-

atlantone; 18 % de turmerone e 18,3 % de (E)-γ-atlantone, utilizando também a extração

por hidrodestilação de rizomas de cúrcuma da mesma espécie cultivados no Brasil. Já

Singh et al. (2010) semelhantemente a Hiserodt (1996) utilizando a mesma técnica de

extração e, no entanto, rizomas cultivados na Índia verificaram que os principais

constituintes do óleo essencial foram ar-turmerone 24,4 %, α-turmerone 20,5 % e β-

turmerone 11,1 %. Estas diferenças possivelmente foram ocasionadas pelas condições de

plantio como clima e solo.

5.3 PROCESSO DE PERCOLAÇÃO EM ETANOL

5.3.1 Determinação do teor de curcumina

Para o delineamento fatorial a variável dependente ou resposta teor de

curcumina, obtida a partir da variação dos parâmetros concentração de etanol e volume de

etanol no processo de percolação, está representado na Tabela 8.

31

Tabela 8. Teor de curcumina obtido no planejamento fatorial.

Ensaio Concentração

Etanol (%) *

Volume

Etanol

(mL) *

Concentração

Etanol (%) **

Volume

Etanol

(mL) **

Teor

curcumina

(%)

1 -1 -1 70% 100 1,24

2 +1 -1 92% 100 1,34

3 -1 +1 70% 160 1,33

4 +1 +1 92% 160 1,43

5 0 0 81% 120 1,59

6 0 0 81% 120 1,60

7 0 0 81% 120 1,83

*valores codificados para o planejamento **valores originais

Os teores de curcumina obtidos permaneceram na faixa de 1,24 e 1,83%. Em

um processo de extração utilizando solventes é esperado que tanto o aumento da

concentração do solvente quanto o aumento do seu volume exerçam uma melhora na

quantidade de soluto extraído. Desse modo o ensaio 4 (+1; +1) que possui os valores

máximos para os parâmetros testados, deveria ter obtido o maior teor de curcumina, porém

o ensaio 7, do ponto central (0; 0), foi quem obteve o maior teor.

A partir destes resultados foram determinados os efeitos das variáveis

independentes e de sua interação sobre o teor de curcumina extraído (Tabela 9).

Tabela 9. Análise de variância do efeito da concentração etanol e volume de etanol no teor

de curcumina

Parâmetros Soma dos

quadrados GL

Quadrado

médio Fcalc P

Concentração Etanol (%) 0,010000 1 0,010000 0,54250 0,538079

Volume Etanol (ml) 0,008100 1 0,008100 0,43942 0,575579

Efeito sinérgico 0,000000 1 0,000000 0,00000 1,000000

Erro 0,196233 1 0,196233 10,64557 0,082481

Total 0,036867 2 0,018433

P < 0,05 regressão significativa; F calculado < F tabelado (F Tabelado 3; 7; 0,05 = 4,35).

32

É possível notar que nenhum dos parâmetros analisados, concentração de

etanol, volume de etanol, e o efeito sinérgico (combinação dos dois), apresentou

probabilidade inferior a 0,05. Isto significa que os parâmetros avaliados dentro dos limites

estabelecidos não se ajustam ao modelo matemático proposto (P > 0,05), ou que não existe

ajuste matemático capaz de descrever o comportamento de extração de curcumina dentro

dos limites estabelecidos.

5.3.2 Determinação de cor

5.3.2.1 Parâmetro de Luminosidade

Foram avaliados os parâmetros L*, a*, b* e também o derivado Croma. Os

valores obtidos para os parâmetros de Luminosidade L estão representados na Tabela 10.

Tabela 10. Luminosidade obtida no planejamento fatorial.


Etanol (%) **

Volume Etanol

(mL) **

Concentração

Etanol (%) ***

Volume

Etanol

(mL) ***

Luminosidade

L*

1 -1 -1 70% 100 25.72

2 +1 -1 92% 100 23,64

3 -1 +1 70% 160 20,22

4 +1 +1 92% 160 19,84

5 0 0 81% 120 14,80

6 0 0 81% 120 14,50

7 0 0 81% 120 13,01

** valores codificados para o planejamento *** valores originais

A luminosidade é uma relação entre a luz refletida e a luz absorvida, os valores

de luminosidade para os extratos variaram na faixa de 13,01 e 25,72.

O comportamento esperado com relação à luminosidade era que os ensaios

com maior volume de solvente (3 e 4) apresentassem maior valor de luminosidade, devido

ao efeito de diluição. Entretanto os ensaios 1 e 2, com menor volume de solvente, foram os

que apresentaram maior valor de luminosidade 25,72 e 23,64 respectivamente.

33

Isto pode estar relacionado com a quantidade de curcumina extraída nos

ensaios. Se for feita uma correlação ente a luminosidade e teor de curcumina extraído,

verifica-se que existe uma relação de proporcionalidade inversa. A curcumina por ser um

composto corante tem tendência a diminuir a luz refletida, reduzindo os valores da

luminosidade medida.


independentes e de sua interação sobre o parâmetro de luminosidade (Tabela 11).

Tabela 11. Análise de variância do efeito da concentração etanol e volume de etanol na

luminosidade L*.


quadrados GL

Quadrado

médio Fcalc P*

Concentração Etanol (L) 1,5129 1 1,5129 1,6462 0,328076

Concentração Etanol (Q) 116,7257 1 116,7257 127,0092 0,007782

Volume Etanol (L) 21,6225 1 21,6225 23,5274 0,039972


Erro 1,8381 2 0,9190

Total 142,4217 6

P < 0,05 regressão significativa; L é referente ao termo linear; Q é referente ao termo quadrático.

F calculado > F tabelado (F Tabelado 3; 7; 0,05 = 4,35).

Nota-se que apenas os parâmetros concentração de etanol, quadrático, e

volume de etanol apresentaram valor de probabilidade P < 0,05. Permitindo o ajuste ao

modelo matemático para essas duas variáveis.

O modelo obtido foi Z = 14,10 + 8,25. XE2 - 2,33.YV e R

2 = 0,9870, onde Z são

os valores de resposta para a luminosidade L*, XE é a concentração de etanol (%) e YV é o

volume de etanol (mL). Os valores para o modelo foram obtidos da tabela de regressão. A

superfície de resposta obtida pelo modelo está apresentada na Figura 9.

34

24

22

20

18

16

14

12

Figura 9. Superfície de resposta para Luminosidade L*.

É possível notar que no ponto central (valor codificado como 0 e 0

correspondentes a 81% de etanol e 120 ml de volume de etanol) ocorre uma diminuição

dos valores de Luminosidade. Esse fato está relacionado inversamente ao volume de etanol

utilizado, entretanto apresenta uma maior relação de forma diretamente proporcional

(função quadrática) à concentração de etanol.

5.3.2.2 Coordenada de cromaticiadade a *

Os dados obtidos para o parâmetro cromaticidade a* estão representados na

Tabela.12.

35

Tabela 12. Cromaticidade a* obtida no planejamento fatorial.


Etanol (%) **

Volume Etanol

(mL) **

Concentração

Etanol (%) ***

Volume

Etanol

(mL) ***

Cromaticidade

a*

1 -1 -1 70% 100 1,46

2 +1 -1 92% 100 1,85

3 -1 +1 70% 160 1,99

4 +1 +1 92% 160 5,39

5 0 0 81% 120 3,97

6 0 0 81% 120 4,35

7 0 0 81% 120 4,49


A cromaticidade a* varia de verde (valores negativos) a vermelho (valores

positivos). Para todos os ensaios os valores de cromaticidade a* foram superiores a zero, e

compreendidos entre 1,26 e 4,46, indicando leve coloração vermelha, o que era esperado.


independentes e de sua interação sobre o parâmetro de Cromaticidade a* (Tabela 13).


cromaticidade a*.


quadrados GL

Quadrado

médio F P



Volume Etanol (L) 4,14122 1 4,141225 57,19924 0,017037


Erro 0,14480 2 0,072400

Total 14,51694 6



Verificou-se que todos as variáveis independentes e até mesmo o efeito

sinergético, apresentaram diferença significativa (P < 0,05). O que permitiu o ajuste dos

36

dados ao modelo proposto: Z = 4,27 + 0,95.XE - 1,60.XE2 + 1,02.YV + 0,75.XE.YV, e

R2 = 0,9900, onde Z são os valores de resposta para Cromaticidade a*, XE é a concentração

de etanol (%), YV é o volume de etanol (mL) e XE.YV é o efeito sinérgico ou combinado

entre os parâmetros anteriores. Os valores para o modelo foram obtidos da tabela de

regressão. A superfície de resposta obtida pelo modelo está apresentada na Figura 10.

5

4

3

2

Figura 10. Superfície de resposta para coordenada de Cromaticidade a*

É possível notar que o aumento da concentração de etanol (valor codificado +1

correspondente a 92% etanol) e o aumento do volume de etanol (valor codificado +1

correspondente a 160 mL) exercem uma influência positiva na coordenada de

Cromaticidade a*, aumentando a tendência para a coloração vermelha.

5.3.2.3 Coordenada de Cromaticidade b*

Os dados obtidos para o parâmetro de Cromaticidade b* estão representados na

Tabela 14.

37

Tabela 14. Cromaticidade b* obtida no planejamento fatorial.


Etanol (%) **

Volume Etanol

(mL) **

Concentração

Etanol (%) ***

Volume

Etanol

(mL) ***

Cromaticidade

b*

1 -1 -1 70% 100 0,40

2 +1 -1 92% 100 -3,61

3 -1 +1 70% 160 -5,21

4 +1 +1 92% 160 -6,58

5 0 0 81% 120 -10,91

6 0 0 81% 120 -11,94

7 0 0 81% 120 -13,98


A cromaticidade b* varia de azul (valores negativos) a amarelo (valores

positivos). Para o ensaio 1 o valor obtido foi positivo, indicando coloração amarela.

Enquanto que para o restante dos ensaios (2, 3, 4, 5, 6 e 7) os valores de cromaticidade b*

foram negativos, compreendidos entre -13,98 e -3,61, indicando coloração azul. Esse

comportamento era esperado porque extratos de pigmentos curcuminóides em

concentração elevada tem tendência a apresentar coloração mais escura e pouco amarela.

Quando se faz a diluição apropriada do extrato é possível obter a coloração amarela

desejada. O ensaio 1 foi o que apresentou menor teor de pigmentos curcuminóides isso

explica o fato de ser o único ensaio a apresentar tendência a para o amarelo.


independentes e de sua interação sobre o parâmetro de Cromaticidade b* (Tabela 15).

Nota-se que apenas a variável concentração de etanol quadrática apresentou diferença

significativa (P < 0,05), permitindo o ajuste dos dados ao modelo quadrático para apenas

uma variável.

O modelo obtido foi o seguinte: Z = 12,28 + 10,33.XE2 – 3,95YV e R

2 =

0,9572, onde Z são os valores de resposta para a Cromaticidade b*, XE é a concentração de

etanol (%) e YV é o volume de etanol (mL). Os valores para o modelo foram obtidos da

tabela de regressão.

38

Tabela 15. Análise de variância do efeito da concentração de etanol e volume de etanol

para o cromaticidade b*


quadrados GL

Quadrado

médio Fcalc P



Volume Etanol (L) 62,4100 1 62,4100 25,56495 0,036961


Erro 4,8825 2 2,4412

Total 256,3715 6



A superfície de resposta obtida do modelo está apresentada na Figura 11.

2

-2

-6

-10

-14

Figura 11. Superfície de resposta para a coordenada de Cromaticidade b*.

39

É possível notar que no ponto central (valor codificado como 0 e 0

correspondentes a 81% de etanol e 120 ml de volume de etanol) ocorre uma diminuição

dos valores de Cromaticidade b*, indicando uma tendência para a coloração azul.

5.3.2.4 Coordenada de intensidade Croma C*

Os dados obtidos para o parâmetro Croma C* estão representados na

Tabela.16.

Tabela 16. Valores de Croma C* obtidos no planejamento fatorial.


Etanol (%) **

Volume Etanol

(mL) **

Concentração

Etanol (%) ***

Volume

Etanol

(mL) ***

Cromaticidade

C*

1 -1 -1 70% 100 1,55

2 +1 -1 92% 100 4,01

3 -1 +1 70% 160 5,57

4 +1 +1 92% 160 8,51

5 0 0 81% 120 11,61

6 0 0 81% 120 12,70

7 0 0 81% 120 14,68

A coordenada Croma C* é um parâmetro de cor que relaciona os valores de

cromaticidade a* e b*. Croma C* admite somente valores positivos, entretanto, valores

altos indicam uma cor mais intensa, concentrada ou altamente cromática, enquanto que

valores baixos indicam cor fraca, acinzentada ou diluída. Para todos os ensaios o valor de

Croma C* foi relativamente baixo compreendendo a faixa de 1,55 a 14,68.


independentes e de sua interação sobre o parâmetro de Croma C* (Tabela 17).

Nota-se que apenas a variável concentração de etanol, quadrática, apresentou

diferença significativa (P < 0,05), permitindo o ajuste dos dados ao modelo quadrático para

apenas uma variável.

O modelo obtido foi o seguinte: Z = 12,99 - 8,09.XE 2 e R

2 = 0,9659, onde Z

são os valores de resposta para de intensidade Croma C*, XE é a concentração de etanol

(%). Os valores para o modelo foram obtidos da tabela de regressão.

40

Tabela 17. Análise de variância do efeito da concentração etanol e volume de etanol para

coordenada Croma C*.


quadrados GL

Quadrado

médio Fcal P*



Volume Etanol (L) 18,1476 1 18,1476 7,49209 0,111575


Erro 4,8445 2 2,4222

Total 142,4440 6



A superfície de resposta obtida do modelo está apresentada na Figura 12.

12

10

8

6

Figura 12. Superfície de resposta para a coordenada de intensidade Croma C*.

41

Pelo gráfico de superfície é possível perceber que a concentração de etanol

exerce influência na coordenada de intensidade Croma C*. Quando os valores da

concentração de etanol aproximam-se do ponto central (valor codificado como 0

correspondentes a 81% de etanol) os valores de Croma C* tendem a aumentar, indicando

que esses extratos possuem cores mais intensas ou vívidas.

5.3.3 Atividade Antioxidante

Os valores obtidos para a atividade antioxidante (AA) pelo método de DPPH,

convertido em EC50 estão representados na Tabela 18.

Tabela 18. Valores de Atividade Antioxidante obtidos no planejamento fatorial.


Etanol (%) **

Volume Etanol

(mL) **

Concentração

Etanol (%) ***

Volume

Etanol

(mL) ***

AA EC50

(µg/L)

1 -1 -1 70% 100 2,43

2 +1 -1 92% 100 2,43

3 -1 +1 70% 160 2,43

4 +1 +1 92% 160 2,43

5 0 0 81% 120 2,29

6 0 0 81% 120 2,28

7 0 0 81% 120 1,98


O EC50 é quantidade de amostra necessária para reduzir em 50% a atividade do

oxidante DPPH, quanto menor o seu valor, maior é a capacidade antioxidante da amostra.

Para os ensaios de 1 a 4 o valor de EC50 foi igual a 2,43 µg/L, já para os ensaios restantes,

5, 6 e 7, o valor obtido foi menor, indicando uma melhor capacidade antioxidante destes

últimos. Provavelmente isto está relacionado ao teor de curcumina dos extratos. Os ensaios

5, 6, 7 apresentaram um teor maior de curcumina (Tabela 8), portanto exigem um menor

valor de EC50. Já os ensaios de 1 a 4 que possuem um menor teor de curcumina, com pouca

variação entre eles, apresentaram um valor igual de EC50.

42

A partir destes resultados foram avaliados os efeitos das variáveis

independentes e de sua interação sobre a atividade antioxidante (Tabela 19).

Tabela 19. Análise de variância do efeito da concentração etanol e volume de etanol para a

atividade antioxidante (AA) convertido em EC50.


quadrados GL

Quadrado

médio Fcal

AA EC50

(µg/L)



Volume Etanol (L) 0,000000 1 0,000000 0,000000 1,000000


Erro 0,062067 2 0,031033

Total 0,166371 6


F calculado < F tabelado 3; 7; 0,05 = 4,35

Nota-se que nenhuma das variáveis concentração de etanol e volume de etanol,

nos termos linear ou quadrático apresentaram diferença significativa (P > 0,05),

impossibilitando o ajuste dos dados a um modelo matemático.

CONCLUSÃO

Os rizomas de cúrcuma cultivados na cidade de Mara Rosa apresentaram um

teor de 6,8 % de pigmentos curcuminóides, superior aos teores encontrados em cúrcumas

cultivadas em outros estados do Brasil.

A variação das proporções de soluto e solvente no processo de hidrodestilação

não alterou significativamente o teor de óleo essencial de cúrcuma extraído. O teor médio

de óleo essencial quantificado foi de 1,17%, inferior aos encontrados em rizomas

cultivadas no país.

Esta mesma variação da proporção de soluto e solvente foi capaz de modificar

a vazão mássica na fase gás-líquido do processo de hidrodestilação, influenciando na

solubilização dos compostos o que por sua vez interferiu na composição dos óleos

essenciais obtidos. No tratamento com maior proporção soluto/solvente (25%) foi

identificado maior variedade de compostos, sendo o substância 1-epi-cubenol identificada

apenas nesse tratamento.

As variações de concentração de solvente e volume de solvente no processo de

percolação influenciou o teor de curcumina, sendo o ponto central do planejamento

correspondente a concentração de 81 % de etanol e o volume de 120 mL o ensaio mais

eficiente (teor médio de 1,67% de curcumina).

No ponto central também ocorreu a melhor atividade antioxidante valor médio

de EC50 de 2,18. Esses parâmetros também exerceram influência na cor do extrato obtido,

foi possível o ajuste dos dados de cromaticiticidade a* para modelos de superfície de

resposta com porcentagem de variação explicada (R2) de 99,00 %.

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